Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han creado estructuras de malla flexible impresas en 3D que se pueden controlar con campos magnéticos aplicados mientras flotan en el agua. Las estructuras pueden agarrar objetos pequeños y transportar gotas de agua, dándoles el potencial de ser útiles como robots blandos que imitan a las criaturas que viven en la superficie del agua o que pueden servir como andamios de tejidos para cultivos celulares.

"Esta investigación muestra capacidades en el campo emergente de combinar la impresión 3D y la robótica suave, "dijo Orlin Velev, S. Frank y Doris Culberson, profesora distinguida de ingeniería química y biomolecular en NC State y autora correspondiente de un artículo que describe la investigación.

Para crear estas estructuras, los investigadores hicieron una "tinta" a partir de microperlas de silicona, unido por silicona líquida y contenido en agua. La "pasta tixotrópica homocompuesta" resultante se asemeja a la pasta de dientes común, que se puede extraer fácilmente de un tubo, pero luego mantiene su forma en el cepillo de dientes sin gotear. Los investigadores utilizaron una impresora 3-D para dar forma a la pasta en patrones de malla. Luego, los patrones se curan en un horno para crear estructuras de silicona flexibles que se pueden controlar, estirar y colapsar, mediante la aplicación de campos magnéticos.

"Esta pasta auto-reforzada nos permite crear estructuras ultrasuaves y flexibles, "dijo Sangchul Roh, un Ph.D. del estado de Carolina del Norte. estudiante en el laboratorio de Velev y primer autor del artículo.

"Incrustación de partículas de carbonilo de hierro, que están ampliamente disponibles y tienen una alta magnetización, nos permite impartir una fuerte respuesta a los gradientes de campo magnético, "agregó Joseph Tracy, profesor de ciencia e ingeniería de materiales y coinvestigador principal del proyecto.

"Las estructuras también son auxéticas, lo que significa que pueden expandirse y contraerse en todas las direcciones, ", Dijo Velev." Con la impresión 3-D, podemos controlar la forma antes y después de la aplicación del campo magnético ".

Las propiedades de las estructuras también permiten su uso mientras flotan en el agua, similar a los zancudos de agua, o insectos que rozan o saltan sobre las superficies del agua.

"La imitación de tejidos vivos en el cuerpo es otra posible aplicación para estas estructuras, "Dijo Roh.

En el papel, publicado en un número especial de Tecnologías de materiales avanzadas , los investigadores mostraron cómo pudieron diseñar mallas reconfigurables, una estructura que podría "agarrar" una pequeña bola de papel de aluminio y una estructura que puede "transportar" una sola gota de agua y luego liberarla a demanda a través de la malla.

"Por ahora, Esta es una prueba de concepto de etapa inicial para un actuador robótico suave, "Dijo Velev.